專利名稱：開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及斷路器和切斷開關(guān)等開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置。
在以往，作為對(duì)真空斷路器等開關(guān)進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的操作裝置，其主流為所謂的機(jī)械式，預(yù)先通過電機(jī)在彈簧蓄積能量，然后將機(jī)械式鎖鍵松開，釋放能量，使動(dòng)作開始。而在近年來，一般采用的是同時(shí)使用了永久磁鐵和電磁線圈的電磁激勵(lì)器方式，作為斷路器的開關(guān)操作裝置。
下面用

圖1說明有代表性的適用于真空斷路器的電磁激勵(lì)器方式的操作裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。在圖1中，表示的是驅(qū)動(dòng)單相真空閥的操作裝置的結(jié)構(gòu)，對(duì)于同時(shí)操作3相真空閥的情況也是同樣。在以下用虛線表示永久磁鐵的磁通形成的磁路。用實(shí)線表示電磁線圈的磁通形成的磁路。如圖1(a)所示，在固定鐵心83的中心部設(shè)置可動(dòng)鐵心84，可動(dòng)鐵心84可沿其軸方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，在固定鐵心83和可動(dòng)鐵心84之間配置有沿與軸成直角的方向磁化的永久磁鐵85，并配置有將可動(dòng)鐵心84包圍的2個(gè)電磁線圈86a、86b。可動(dòng)鐵心84經(jīng)過可動(dòng)軸88與未圖示的真空斷路器的真空閥相連，在該可動(dòng)鐵心84和真空閥接點(diǎn)之間，設(shè)置有用于在閉合狀態(tài)對(duì)接點(diǎn)產(chǎn)生一定的壓縮力的接帚式(wipe)彈簧89。
圖1(a)是斷路器的斷路狀態(tài)(電流為0)，虛線表示的是，從永久磁鐵85的內(nèi)側(cè)的磁極(N)開始，經(jīng)過可動(dòng)鐵心84及固定鐵心83，然后返回永久磁鐵的外側(cè)的另一個(gè)磁極(S)，形成了構(gòu)成磁回路的磁路，在這樣形成磁路的狀態(tài)下，可動(dòng)鐵心84被吸附到下部吸附面87a，保持真空斷路器的接點(diǎn)的斷開狀態(tài)。當(dāng)接通電磁線圈86b被勵(lì)磁時(shí)，如圖1(b)所示，產(chǎn)生從接通電磁線圈86b開始向著斷路器的縱向方向(Z)的磁場(chǎng)，其結(jié)果，構(gòu)成下述磁路從接通電磁線圈86b內(nèi)向Z+方向發(fā)出的磁通，經(jīng)過固定鐵心83及可動(dòng)鐵心84，從Z-方向返回電磁線圈86b。從而形成實(shí)線所示磁回路。虛線所示磁路與實(shí)線所示的磁路疊加的結(jié)果是，在下部吸附面87a附近，磁通相互抵銷，使下部吸附面87a的吸引力下降，而上部吸附面87b附近的磁通密度增加，從而在上部吸附面87b的吸引力增加。其結(jié)果，可動(dòng)鐵心84被向上方吸引，開始接點(diǎn)的接通動(dòng)作。圖1(c)是接通前的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，由于永久磁鐵85產(chǎn)生的磁通偏向上部吸附面的周邊，如圖所示磁路進(jìn)行切換，增強(qiáng)與接通電磁線圈86b的磁路之間的磁通，向上的吸引力比永久磁鐵85單體時(shí)要大，對(duì)接帚式彈簧89進(jìn)行壓縮的同時(shí)，完成接通動(dòng)作。永久磁鐵85的吸引力被設(shè)計(jì)成在接通后超過彈簧力，可動(dòng)鐵心84被吸附到上部吸附面87b，保持電流為0的閉合狀態(tài)。
圖2表示上述接通動(dòng)作的作用于可動(dòng)鐵心84的吸引力(將向上方的吸引力用正表示)和行程(stroke)(間隔)的關(guān)系，虛線表示只由永久磁鐵85產(chǎn)生的吸引力，實(shí)線表示將接通電磁線圈86b在接通方向勵(lì)磁時(shí)的總的吸引力。點(diǎn)劃線表示接帚式彈簧89產(chǎn)生的力，用相反符號(hào)表示向下方(Z-)的相反力。A點(diǎn)表示斷路狀態(tài)的可動(dòng)鐵心的位置，可動(dòng)鐵心84被吸引到下方。通過對(duì)接通電磁線圈86b的勵(lì)磁，在可動(dòng)鐵心84上產(chǎn)生作為合力的向上的吸引力，產(chǎn)生超過接帚式彈簧89的壓縮力的吸引力，完成接通動(dòng)作(B點(diǎn))，在電流為0的接通狀態(tài)下，只通過C點(diǎn)所示永久磁鐵85的吸引力，克服D點(diǎn)所示彈簧力，保持真空閥的閉合狀態(tài)。
斷路動(dòng)作的磁路的變化與上述接通動(dòng)作的磁路相反，通過預(yù)先壓縮的彈簧力，可動(dòng)鐵心84被向下方加速，使高速的斷路動(dòng)作成為可能。在圖1中，以將2個(gè)電磁線圈86a、86b分別作為斷路用和接通用為例進(jìn)行了說明，但也可以將2個(gè)電磁線圈串聯(lián)連接，通過斷路和接通使勵(lì)磁方向反轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)同樣的動(dòng)作。
該電磁激勵(lì)器方式的優(yōu)點(diǎn)有以下2點(diǎn)。第1點(diǎn)是可以得到穩(wěn)定的2個(gè)磁回路，即所謂的雙穩(wěn)定型特性。如上所述，由于只通過永久磁鐵的吸引力來保持?jǐn)嗦菲鞯摹皵嚅_位置”、“閉合位置”，所以不需要特別的固定裝置和電力，而且由于部件數(shù)量少，與機(jī)械式相比，具有價(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。第2點(diǎn)是，在減少永久磁鐵的吸引力的方向?qū)㈦姶啪€圈勵(lì)磁，開始運(yùn)動(dòng)后，在運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)，向增強(qiáng)永久磁鐵的吸引力的方向切換磁路。由于這個(gè)特性，在運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)附近可以使彈簧變形。以下將第2個(gè)特性稱為“吸引力的增減切換”。
但是，在已有的電磁激勵(lì)器方式的操作裝置中，永久磁鐵和電磁鐵的吸引力當(dāng)磁極間的間隔增大時(shí)有急劇下降的趨勢(shì)。因此，電磁激勵(lì)器方式的操作裝置的適用范圍很小，進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的間隔距離的極限為20mm，難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)行程化。另外，在圖1的結(jié)構(gòu)例中，可動(dòng)鐵心基本上為直線運(yùn)動(dòng)，但作為斷路器的整體的結(jié)構(gòu)，操作裝置的驅(qū)動(dòng)軸不一定只和真空閥軸直接連接。例如有時(shí)在開關(guān)齒輪的布線時(shí)，將電磁激勵(lì)器的操作軸和斷路器的操作軸通過旋轉(zhuǎn)桿結(jié)合，將電磁激勵(lì)器的直線運(yùn)動(dòng)一度變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后，使真空閥斷開和閉合。而且還有一種通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將接點(diǎn)接通切斷的斷路器，所以需要有一種能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的操作裝置。
本發(fā)明的目的是解決上述操作的問題，提供一種開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，通過緊湊簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，能夠利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行接點(diǎn)的開、關(guān)動(dòng)作，應(yīng)用范圍廣、具有以下特性雙穩(wěn)定型特性、永久磁鐵的吸引力增減切換特性、長(zhǎng)行程的開、關(guān)操作性、高可靠性、節(jié)省電力、高速響應(yīng)性及具有大的保持力。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，包括固定鐵心；
旋轉(zhuǎn)鐵心，其相對(duì)于該固定鐵心的旋轉(zhuǎn)被限定在與開關(guān)的開、關(guān)對(duì)應(yīng)的兩端位置間的一定范圍；永久磁鐵，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心旋轉(zhuǎn)到上述兩端的各位置時(shí)，形成通過上述固定鐵心及旋轉(zhuǎn)鐵心的閉合磁路，并通過超過上述彈簧裝置的彈性力的吸引力，將上述旋轉(zhuǎn)鐵心保持在上述兩端的各位置；電磁線圈，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心被保持在上述兩端的某一端的位置時(shí)，通過勵(lì)磁形成與上述永久磁鐵的磁路的磁通相反方向的磁通，使上述永久磁鐵的吸引力減弱到上述彈簧裝置的彈性力以下，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心旋轉(zhuǎn)到另一端的位置時(shí)，形成與上述永久磁鐵的磁路相同方向的磁路。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心，其一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以吸附于上述固定鐵心的各個(gè)預(yù)定部分；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向被配置在各固定鐵心側(cè)部分，該固定鐵心與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)；上述電磁線圈配置在上述固定鐵心的周圍。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心，其一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以吸附于上述固定鐵心；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向被配置在各固定鐵心側(cè)部分，該固定鐵心與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)；上述電磁線圈分別配置在配置有上述各永久磁鐵部分以外的固定鐵心部分的周圍。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心，其一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍旋轉(zhuǎn)，以吸附于上述固定鐵心；上述電磁線圈分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分的周圍；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，分別配置在配置有上述各電磁線圈的各固定鐵心部分以外的各固定鐵心側(cè)部分。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有從旋轉(zhuǎn)中心向半徑方向伸展的偶數(shù)個(gè)臂部，上述各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，被分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分側(cè)部分；上述電磁線圈配置在上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的周圍。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有從旋轉(zhuǎn)中心向半徑方向伸展的偶數(shù)個(gè)臂部，上述各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，被分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心側(cè)部分；上述電磁線圈配置在配置有上述各永久磁鐵的各固定鐵心側(cè)部分以外的固定鐵心部分的周圍。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有從旋轉(zhuǎn)中心向半徑方向伸展的偶數(shù)個(gè)臂部，上述各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述電磁線圈分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分的周圍；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，配置在配置有上述各電磁線圈的各固定鐵心部分以外的各固定鐵心側(cè)部分。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述永久磁鐵及電磁線圈的各磁路，在上述旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)平面上形成。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，設(shè)有與上述旋轉(zhuǎn)鐵心一體旋轉(zhuǎn)的可動(dòng)體。
所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述固定鐵心或旋轉(zhuǎn)鐵心的至少一方，沿該旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)軸方向迭層硅鋼板而形成的。
本發(fā)明的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置包括固定鐵心；旋轉(zhuǎn)鐵心，其相對(duì)于該固定鐵心的旋轉(zhuǎn)被限定在與開關(guān)的開、關(guān)對(duì)應(yīng)的兩端位置間的一定范圍；永久磁鐵，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心旋轉(zhuǎn)到上述兩端的各位置時(shí)，形成通過上述固定鐵心及旋轉(zhuǎn)鐵心的閉合磁路，并通過超過上述彈簧裝置的彈性力的吸引力，將上述旋轉(zhuǎn)鐵心保持上述兩端的各位置；電磁線圈，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心被保持在上述兩端的某一端的位置時(shí)，通過勵(lì)磁形成與上述永久磁鐵的磁路的磁通相反方向的磁通，使上述永久磁鐵的吸引力減弱到上述彈簧裝置的彈性力以下，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心旋轉(zhuǎn)到另一端的位置時(shí)，形成與上述永久磁鐵的磁路相同方向的磁路。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過將向旋轉(zhuǎn)鐵心的兩端位置的旋轉(zhuǎn)與開關(guān)的開、關(guān)動(dòng)作對(duì)應(yīng)，可以適用于通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行接點(diǎn)的開、關(guān)動(dòng)作的斷路器。而且，在該兩端位置，可以得到只通過永久磁鐵的吸引力保持?jǐn)嚅_位置或閉合位置的雙穩(wěn)定型特性。旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)能量變換為彈簧力，蓄積在彈簧裝置中。由此可以避免旋轉(zhuǎn)鐵心和固定鐵心在動(dòng)作終端的沖突，提高可靠性。另外，由于蓄積的彈簧力作為下一次旋轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力加以利用，所以可以使動(dòng)作開始時(shí)刻的勵(lì)磁電流變小，實(shí)現(xiàn)節(jié)省電力的操作裝置。通過在動(dòng)作開始時(shí)對(duì)電磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁，該磁通向減弱永久磁鐵的磁力的方向作用，旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)通過彈簧力起動(dòng)。電磁線圈的磁通在旋轉(zhuǎn)鐵心的動(dòng)作終端附近向相反的增強(qiáng)永久磁鐵的磁力方向作用，幫助進(jìn)行彈簧裝置的壓縮。通過該電磁線圈對(duì)永久磁鐵的吸引力的控制特性和旋轉(zhuǎn)鐵心的慣性效果，可以進(jìn)行長(zhǎng)行程的開、關(guān)操作。
本發(fā)明的第2個(gè)技術(shù)方面的特征是，上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的2個(gè)預(yù)定部分吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向被配置在各固定鐵心側(cè)部分，該固定鐵心與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)；上述電磁線圈配置在上述固定鐵心的周圍。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在對(duì)應(yīng)于開關(guān)的開、關(guān)動(dòng)作的旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)兩端位置，通過使該旋轉(zhuǎn)鐵心被固定鐵心的2個(gè)位置吸附，吸附力矩大致成為2倍，可以得到大的保持力，因而能實(shí)現(xiàn)大容量的操作裝置。
本發(fā)明的第3個(gè)技術(shù)方面的特征是，上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的2個(gè)位置吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向被分別配置在各固定鐵心側(cè)部分，該固定鐵心與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)；上述電磁線圈分別配置在配置有上述各永久磁鐵部分以外的固定鐵心部分的周圍。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使電磁線圈的配置空間的自由度增大。
本發(fā)明的第4個(gè)技術(shù)方面的特征是，旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的2個(gè)面吸附；上述電磁線圈分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分的周圍；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，分別配置在配置有上述各電磁線圈的各固定鐵心部分以外的各固定鐵心側(cè)部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過將一般比電磁線圈小的永久磁鐵配置在旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)范圍以外的固定鐵心側(cè)部分，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度大的操作裝置。
本發(fā)明的第5個(gè)技術(shù)方面的特征是，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有偶數(shù)個(gè)臂部，該各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，被分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分側(cè)部分；上述電磁線圈配置在上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的周圍。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以得到適用于需要旋轉(zhuǎn)角小、大容量的旋轉(zhuǎn)力矩的開關(guān)的操作裝置。
本發(fā)明的第6個(gè)技術(shù)方面的特征是，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有偶數(shù)個(gè)臂部，該各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，被分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心側(cè)部分；上述電磁線圈配置在配置有上述各永久磁鐵的各固定鐵心側(cè)部分以外的固定鐵心部分的周圍。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使電磁線圈的配置空間的自由度增大。
本發(fā)明的第7個(gè)技術(shù)方面的特征是，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有偶數(shù)個(gè)臂部，該各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述電磁線圈分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分的周圍；上述永久磁鐵分別以磁極相互排斥的朝向，配置在配置有上述各電磁線圈的各固定鐵心部分以外的各固定鐵心側(cè)部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過將一般比電磁線圈小的永久磁鐵配置在旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)范圍以外的固定鐵心側(cè)部分，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度大的操作裝置。
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是用于說明已有的開關(guān)的操作裝置的動(dòng)作的縱剖面圖。
圖2是表示已有技術(shù)例中行程和吸引力的關(guān)系的特性圖。
圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施例的斷路動(dòng)作的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施例的接通動(dòng)作的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖5表示開關(guān)動(dòng)作中旋轉(zhuǎn)鐵心的吸引力矩和旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，用逆時(shí)針方向表示正的吸引力矩。
圖6是圖3(a)Ⅵ-Ⅵ線的剖面圖。
圖7是第1實(shí)施例用于斷路器時(shí)與斷路器的可動(dòng)軸的關(guān)系，是從圖6的Y2箭頭方向看去的圖。
圖8是本發(fā)明的第2實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖9是本發(fā)明的第3實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖10是本發(fā)明的第4實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例圖3至圖7表示本發(fā)明的第1實(shí)施例。圖3的(a)、(b)、(c)是用于說明磁回路的結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置的側(cè)面圖，圖6是圖3(a)Ⅵ-Ⅵ線的剖面圖，圖7表示旋轉(zhuǎn)型操作裝置用于斷路器時(shí)旋轉(zhuǎn)型操作裝置與斷路器的可動(dòng)軸的關(guān)系，是從圖6的Y2箭頭方向看去的圖。
首先說明旋轉(zhuǎn)型操作裝置10F的結(jié)構(gòu)。如圖3(a)所示，固定鐵心51是按下面的方式形成的在下部鐵心51b和上部鐵心51a之間，將2個(gè)永久磁鐵5極性向同一方向使磁極性相互排斥地夾持，并用非磁性的雙頭螺栓23固緊。在其內(nèi)側(cè)配置旋轉(zhuǎn)鐵心52，該旋轉(zhuǎn)鐵心52被固定鐵心51和2個(gè)面26a、26b吸附。旋轉(zhuǎn)鐵心52的軸桿3被固定在固定鐵心51的非磁性體制造的支架24支撐。斷路用及接通用電磁線圈4a、4b以包圍旋轉(zhuǎn)鐵心52的方式固定在固定鐵心51側(cè)。旋轉(zhuǎn)鐵心52的旋轉(zhuǎn)被固定鐵心51限定在一定的角度范圍。如圖6所示，旋轉(zhuǎn)鐵心52和軸桿3被一體固定，被固定在固定鐵心51的支架24支撐，以能夠旋轉(zhuǎn)的方式接合。旋轉(zhuǎn)圓板25作為可動(dòng)體被固定在軸桿3的前端部分。通過該旋轉(zhuǎn)圓板25將旋轉(zhuǎn)力向開關(guān)裝置傳遞。
如圖7所示，旋轉(zhuǎn)圓板25和斷路器的可動(dòng)軸13通過連接栓14連接。斷路器的可動(dòng)軸13能夠沿上下方向在圖中所示范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在可動(dòng)軸13側(cè)的法蘭部13a和固定在旋轉(zhuǎn)型操作裝置側(cè)的臺(tái)座15之間設(shè)有彈簧16，在斷路動(dòng)作的終點(diǎn)附近，法蘭部13a將彈簧16壓縮。該可動(dòng)軸13的上方與未圖示的真空閥連接，在接通狀態(tài)下，將未圖示的接帚式彈簧壓縮，保持?jǐn)嗦菲鹘狱c(diǎn)的接通狀態(tài)。
接著說明以上述方式構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)型操作裝置10F的作用。圖3(a)表示旋轉(zhuǎn)鐵心52被能夠旋轉(zhuǎn)的一端吸引的狀態(tài)，使這種狀態(tài)為斷路器的接通狀態(tài)。該狀態(tài)的磁回路狀態(tài)為圖中虛線所示，從紙面上位于左右兩側(cè)的永久磁鐵5的磁極發(fā)出的磁通都經(jīng)過上部鐵心51a，在旋轉(zhuǎn)鐵心52合流，在下部鐵心51b再次分開，返回各自的永久磁鐵5，構(gòu)成形成了2個(gè)回路(loop)的磁回路(s)。因此，固定鐵心51的2個(gè)吸附面26a、25c吸引旋轉(zhuǎn)鐵心52的各個(gè)端部的結(jié)果是，產(chǎn)生在紙面上看為順時(shí)針轉(zhuǎn)向的力矩，通過軸桿3壓縮上述接帚式彈簧。
圖3(b)是斷路動(dòng)作開始時(shí)的狀態(tài)，在消除紙面上向左(X-)方向的磁通即永久磁鐵5的磁通的方向?qū)嗦酚秒姶啪€圈4a進(jìn)行勵(lì)磁。其結(jié)果，由于在放置在斷路用電磁線圈4a內(nèi)的旋轉(zhuǎn)鐵心52中，沿消除永久磁鐵的方向產(chǎn)生磁通，因此作用于旋轉(zhuǎn)鐵心52的吸引力矩降低，當(dāng)?shù)陀诮又闶綇椈傻姆醋饔昧Ξa(chǎn)生的力矩時(shí)，旋轉(zhuǎn)鐵心52開始向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，開始斷路動(dòng)作。
在旋轉(zhuǎn)中途，由于旋轉(zhuǎn)鐵心52的端部和吸附面間的間隔增大，由磁場(chǎng)產(chǎn)生的吸引力矩下降，但通過旋轉(zhuǎn)鐵心52和旋轉(zhuǎn)圓板25的慣性運(yùn)動(dòng)(慣性(flywheel)效果)，克服中途的摩擦力，向著旋轉(zhuǎn)范圍的終端繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖3(c)是斷路動(dòng)作即將結(jié)束前的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，通過旋轉(zhuǎn)鐵心52的旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵5產(chǎn)生的磁回路從圖3(a)所示狀態(tài)切換，通過旋轉(zhuǎn)鐵心52內(nèi)的磁通的方向反轉(zhuǎn)。另一方面，電磁線圈4a在旋轉(zhuǎn)鐵心52產(chǎn)生的磁通方向(X-)不變化。其結(jié)果，在圖3(c)的狀態(tài)下，虛線的磁通和實(shí)線的磁通向增強(qiáng)的方向疊加作用，在旋轉(zhuǎn)范圍的終端，逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)力矩增加。旋轉(zhuǎn)鐵心52的旋轉(zhuǎn)能量增加的結(jié)果是，通過軸桿3和旋轉(zhuǎn)圓板25將彈簧16壓縮，斷路動(dòng)作結(jié)束。
在該狀態(tài)下，永久磁鐵5單獨(dú)產(chǎn)生的逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)力矩被設(shè)計(jì)成超過彈簧16的反作用力產(chǎn)生的力矩，通過永久磁鐵5單獨(dú)產(chǎn)生的吸引力，旋轉(zhuǎn)鐵心52被吸附到吸附面26b、26d，保持?jǐn)嗦窢顟B(tài)。
本實(shí)施例的上述作用在下述情況下成立當(dāng)在圖3中將固定鐵心51用吸附部位26a、26b、26c、26d假想地分割為4個(gè)時(shí)，將2個(gè)永久磁鐵5配置在旋轉(zhuǎn)側(cè)部位26b-26c間和26d-26a間。該旋轉(zhuǎn)側(cè)部位26b-26c和26d-26a對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)鐵心52兩個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍。
通過將接通電磁線圈4b按照與斷路時(shí)相反方向進(jìn)行勵(lì)磁，可以實(shí)現(xiàn)與上述動(dòng)作相反的的接通動(dòng)作。圖4(a)是旋轉(zhuǎn)鐵心52被可旋轉(zhuǎn)范圍的一端吸引的狀態(tài)，與圖3(c)相同，是表示斷路器的斷路狀態(tài)。該狀態(tài)的磁回路狀態(tài)如圖中虛線所示，從左右的永久磁鐵5的磁極發(fā)出的磁通都經(jīng)過上部鐵心51a，在旋轉(zhuǎn)鐵心52合流，在下部鐵心51b再次分開，返回各自的永久磁鐵5，構(gòu)成形成了2個(gè)回路的磁回路(s)。因此，固定鐵心51的2個(gè)吸附面26b、26d吸引旋轉(zhuǎn)鐵心52的各端部，其結(jié)果產(chǎn)生在紙面上看為逆時(shí)針方向的力矩，通過軸桿3壓縮上述接帚式彈簧。
圖4(b)是接通動(dòng)作開始時(shí)的狀態(tài)，在消除紙面上向右(X+)方向的磁通即永久磁鐵5的磁通的方向?qū)油ㄓ秒姶啪€圈4b進(jìn)行勵(lì)磁。其結(jié)果，由于在放置在接通用電磁線圈4a內(nèi)的旋轉(zhuǎn)鐵心52中，在消除永久磁鐵的方向產(chǎn)生磁通，因此作用于旋轉(zhuǎn)鐵心52的吸引力矩降低，當(dāng)?shù)陀诮又闶綇椈傻姆醋饔昧Ξa(chǎn)生的力矩時(shí)，旋轉(zhuǎn)鐵心52開始向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，開始接通動(dòng)作。
在旋轉(zhuǎn)中途，通過上述慣性運(yùn)動(dòng)，克服中途的摩擦力，向旋轉(zhuǎn)范圍的終端繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖4(c)是接通動(dòng)作即將結(jié)束前的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，通過旋轉(zhuǎn)鐵心52的旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵5產(chǎn)生的磁回路從圖4(a)所示狀態(tài)開始切換，通過旋轉(zhuǎn)鐵心52內(nèi)的磁通的方向反轉(zhuǎn)。另一方面，電磁線圈4b在旋轉(zhuǎn)鐵心52產(chǎn)生的磁通方向(X+)不變化。其結(jié)果，在圖4(c)的狀態(tài)下，虛線的磁通和實(shí)線的磁通向磁通增強(qiáng)的方向疊加作用，在旋轉(zhuǎn)范圍的終端，順時(shí)針轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)力矩急劇增加。旋轉(zhuǎn)鐵心52的旋轉(zhuǎn)能量增加的結(jié)果是，通過軸桿3和旋轉(zhuǎn)圓板25將彈簧16壓縮，接通動(dòng)作結(jié)束。這是圖3(a)的狀態(tài)，通過永久磁鐵5的磁回路維持接通狀態(tài)。
下面說明本實(shí)施例的效果。圖5表示上述開關(guān)動(dòng)作的作用于旋轉(zhuǎn)鐵心的吸引力矩(用逆時(shí)針表示正)和旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，虛線表示只由永久磁鐵產(chǎn)生的力矩，實(shí)線表示對(duì)電磁線圈在斷路方向勵(lì)磁時(shí)(C-F)或在接通方向勵(lì)磁時(shí)(G-H)的吸引力矩的總和。點(diǎn)劃線表示彈簧產(chǎn)生的排斥力矩，用符號(hào)反轉(zhuǎn)來表示。接通狀態(tài)用A點(diǎn)表示，被超過彈簧的排斥力矩(B點(diǎn))的力矩吸引。在斷路動(dòng)作中，通過對(duì)電磁線圈的勵(lì)磁，旋轉(zhuǎn)鐵心的吸引力矩減小到彈簧的排斥力矩以下(C點(diǎn))，旋轉(zhuǎn)鐵心向斷路方向旋轉(zhuǎn)。在中間位置(N)附近，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的力矩很小，但通過慣性的運(yùn)動(dòng)到達(dá)斷路側(cè)。進(jìn)而，在斷路側(cè)，通過超過彈簧的排斥力矩(D點(diǎn))的吸引力矩(F點(diǎn))來吸引旋轉(zhuǎn)鐵心，結(jié)束斷路動(dòng)作，在電流為0的斷路狀態(tài)，通過E點(diǎn)所示永久磁鐵的吸引力矩，克服D點(diǎn)所示彈簧的排斥力矩，保持真空閥的斷路狀態(tài)。接通動(dòng)作的情況也同樣。
因此，在本實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)范圍的兩端側(cè)，只通過永久磁鐵5的磁通的磁回路，在接通位置或閉合位置(圖3(a))產(chǎn)生順時(shí)針方向的力矩，而在斷路位置或斷開位置(圖4(a))產(chǎn)生逆時(shí)針方向的力矩，成為保持該狀態(tài)的雙穩(wěn)定型。而且，在斷開位置和閉合位置，都被吸附到對(duì)每個(gè)磁路大致點(diǎn)對(duì)稱的2個(gè)位置，產(chǎn)生相對(duì)的力矩對(duì)，與已有技術(shù)的例子相比，吸附力矩大致為2倍。
對(duì)于在動(dòng)作開始時(shí)刻在閉合位置為磁穩(wěn)定狀態(tài)的磁回路，電磁線圈4a的磁通，通過使永久磁鐵5產(chǎn)生的吸附力向減少的方向作用，成為磁不穩(wěn)定的狀態(tài)。另外，在磁的穩(wěn)定動(dòng)作的終點(diǎn)附近，相反地具有使永久磁鐵5的磁力向增強(qiáng)的方向作用的吸引力減增(控制)特性。
在動(dòng)作的終點(diǎn)附近的吸引力的急劇增加具有有助于壓縮彈簧16的作用。因此，雖然結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，但通過該吸引力切換裝置和旋轉(zhuǎn)鐵心52及旋轉(zhuǎn)圓板25的慣性運(yùn)動(dòng)，使長(zhǎng)行程的驅(qū)動(dòng)成為可能，而在動(dòng)作終點(diǎn)附近，將彈簧16變形，使運(yùn)動(dòng)能量的一部分作為下一個(gè)動(dòng)作的彈性能量予以蓄積，以緩解在固定鐵心51和旋轉(zhuǎn)鐵心52的吸附面由沖突產(chǎn)生的沖擊。從而，可以將勵(lì)磁電流抑制為很小，并可以減輕固定鐵心51和旋轉(zhuǎn)鐵心52的沖突造成的部件的損失，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的旋轉(zhuǎn)型操作裝置。
在本實(shí)施例中，由于將所有的磁路在旋轉(zhuǎn)平面上形成，所以可以將裝置整體設(shè)計(jì)為薄的形狀。而且，如圖6所示，當(dāng)將旋轉(zhuǎn)鐵心52或固定鐵心51在旋轉(zhuǎn)軸方向迭層在硅鋼板17上時(shí)，由于渦旋電流的影響降低，能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)的操作裝置。
另外，由于設(shè)有與旋轉(zhuǎn)鐵心一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓板25，所以可以以設(shè)計(jì)最佳的磁路結(jié)構(gòu)為優(yōu)先來設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)鐵心，慣性運(yùn)動(dòng)的不足可以通過旋轉(zhuǎn)圓板的慣性運(yùn)動(dòng)來獨(dú)立地補(bǔ)償。因此可以用充分的慣性運(yùn)動(dòng)克服摩擦力，確實(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行長(zhǎng)行程的開、關(guān)操作的操作裝置。另外，與旋轉(zhuǎn)鐵心52一體設(shè)置的可動(dòng)體25不限于圓板形狀，可以為具有預(yù)定慣性運(yùn)動(dòng)、能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的任意的形狀。
在本實(shí)施例中，電磁線圈4a、4b以包圍旋轉(zhuǎn)鐵心52的方式配置在固定鐵心51側(cè)，但在旋轉(zhuǎn)速度緩慢的旋轉(zhuǎn)型操作裝置中，也可以固定在旋轉(zhuǎn)鐵心52上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。而且當(dāng)旋轉(zhuǎn)鐵心52的慣性運(yùn)動(dòng)充分大時(shí)，旋轉(zhuǎn)圓板25也可以為簡(jiǎn)單的杠桿形狀。
圖8(a)、(b)、(c)表示本發(fā)明的第2實(shí)施例。由于旋轉(zhuǎn)型操作裝置整體的基本結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例大致相同，在本實(shí)施例以后的部分，只通過固定鐵心、旋轉(zhuǎn)鐵心、永久磁鐵及電磁線圈的結(jié)構(gòu)說明磁回路及其作用、效果。
首先說明旋轉(zhuǎn)型操作裝置10G的結(jié)構(gòu)。在圖8(a)中，將2個(gè)永久磁鐵5圍在中間的固定鐵心61被配置在外側(cè)，永久磁鐵5的磁極按照相互排斥的朝向設(shè)置，在其內(nèi)側(cè)配置被2個(gè)面26a、26b吸附的旋轉(zhuǎn)鐵心62。在固定鐵心61的上部和下部，分別配置電磁線圈4。
下面說明以上述方式構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)型操作裝置10G的作用。圖8(a)表示接通狀態(tài)。在該狀態(tài)，磁回路狀態(tài)如虛線所示，從左右的永久磁鐵5發(fā)出的磁路都通過旋轉(zhuǎn)鐵心62，形成2個(gè)環(huán)路，返回各自的磁極，因此通過2個(gè)吸附面26a、26c沿順時(shí)針方向吸引旋轉(zhuǎn)鐵心62，通過未圖示的接帚式彈簧壓縮軸桿3。
圖8(b)是斷路動(dòng)作開始時(shí)的狀態(tài)，在紙面上向右(X+)方向即消除2個(gè)永久磁鐵5的磁通的方向?qū)㈦姶啪€圈4、4勵(lì)磁。其結(jié)果，2個(gè)永久磁鐵產(chǎn)生的磁通減弱，在吸附面26a、26c作用于旋轉(zhuǎn)鐵心62的吸引力矩降低，當(dāng)?shù)陀诮又闶綇椈傻姆醋饔昧Ξa(chǎn)生的力矩時(shí)，旋轉(zhuǎn)鐵心62開始向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，開始斷路動(dòng)作。在旋轉(zhuǎn)中途，雖然由磁產(chǎn)生的吸引力矩下降，但通過旋轉(zhuǎn)鐵心62和旋轉(zhuǎn)圓板25的慣性運(yùn)動(dòng)，克服中途的摩擦力，向旋轉(zhuǎn)范圍的終端繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖8(c)是斷路動(dòng)作即將結(jié)束前的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，通過旋轉(zhuǎn)鐵心62的旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵5產(chǎn)生的磁回路從圖8(a)所示狀態(tài)開始切換，通過旋轉(zhuǎn)鐵心62內(nèi)的磁通的方向反轉(zhuǎn)。電磁線圈4產(chǎn)生的磁路也由于旋轉(zhuǎn)鐵心62的旋轉(zhuǎn)而切換，而通過旋轉(zhuǎn)鐵心62內(nèi)的磁通的方向不變化。其結(jié)果，在圖8(c)的狀態(tài)下，虛線的磁通和實(shí)線的磁通向增強(qiáng)磁通的方向疊加作用，使得在旋轉(zhuǎn)范圍的終端，逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)力矩增加。旋轉(zhuǎn)鐵心62和旋轉(zhuǎn)圓板25的的旋轉(zhuǎn)能量增加的結(jié)果是，對(duì)設(shè)在操作裝置外部的彈簧壓縮，斷路動(dòng)作結(jié)束。在該狀態(tài)下，永久磁鐵5單獨(dú)產(chǎn)生的逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)力矩被設(shè)計(jì)成超過了彈簧16的反作用力的力矩，通過永久磁鐵5單獨(dú)的吸引力，旋轉(zhuǎn)鐵心62被吸附到吸附面26b、26d，保持?jǐn)嗦窢顟B(tài)。另外，通過在與斷路時(shí)相反的方向?qū)﹄姶啪€圈進(jìn)行勵(lì)磁，來實(shí)現(xiàn)與上述動(dòng)作相反的接通動(dòng)作。
本實(shí)施例的上述作用是通過以下結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的當(dāng)在圖8中將固定鐵心61用吸附部位26a、26b、26c、26d假想地分割為4個(gè)時(shí)，將2個(gè)永久磁鐵5配置在與旋轉(zhuǎn)鐵心62兩個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)側(cè)部位26b-26c之間和26d-26a之間，并將2個(gè)電磁線圈4配置在設(shè)置有永久磁鐵5的各固定鐵心側(cè)部分以外的反旋轉(zhuǎn)側(cè)部位26a-26b之間和26c-26d之間。
下面說明本實(shí)施例的效果。本實(shí)施例具有將2個(gè)電磁線圈配置在固定鐵心61周圍的結(jié)構(gòu)上與第1實(shí)施例基本相同，并且在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)行程的操作裝置的作用和效果方面，在以下部分與第1實(shí)施例中基本相同具有非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，對(duì)每個(gè)磁路用2個(gè)面吸附，為雙穩(wěn)定型且具有吸引力增減特性。但是，與第1實(shí)施例相比，配置電磁線圈4的空間的自由度大。
本實(shí)施例分別設(shè)置接通用和斷路用電磁線圈，在使用時(shí)也可以分開使用。當(dāng)斷路用和接通用分別使用不同的電磁線圈時(shí)，用于實(shí)現(xiàn)接通后的斷路動(dòng)作(即所謂C-O動(dòng)作)的控制變得容易，因此能實(shí)現(xiàn)一種適用于高速響應(yīng)所需要的斷路器、價(jià)格低廉、可靠性高的操作裝置。
圖9的(a)、(b)、(c)表示本發(fā)明的第3實(shí)施例。本實(shí)施例主要是將上述第2實(shí)施例的永久磁鐵5和電磁線圈4的配置關(guān)系進(jìn)行交換。首先說明旋轉(zhuǎn)型操作裝置10H的結(jié)構(gòu)。在圖9(a)中，固定鐵心71被配置在外側(cè)，該固定鐵心71將2個(gè)永久磁鐵5磁極性相互排斥地圍在中間，形成磁回路的一部分。在其內(nèi)側(cè)配置被上下面26a、26c吸附的旋轉(zhuǎn)鐵心72。在左右的固定鐵心71的周圍配置在固定鐵心內(nèi)產(chǎn)生上下方向(Z+或Z-)的磁通的電磁線圈4。
下面說明以上述方式構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)型操作裝置10H的作用。圖9(a)表示接通狀態(tài)。在該狀態(tài)，磁回路狀態(tài)如虛線所示，從上下的永久磁鐵5發(fā)出的磁路都通過旋轉(zhuǎn)鐵心72，形成2個(gè)環(huán)路，返回各自的磁極，在吸附面26a、26c沿順時(shí)針方向吸附旋轉(zhuǎn)鐵心72，通過未圖示的軸桿3壓縮接帚式彈簧。
圖9(b)是斷路動(dòng)作開始時(shí)的狀態(tài)，在消除永久磁鐵5的磁通的方向(Z-)將左右的電磁線圈4勵(lì)磁。其結(jié)果，永久磁鐵5產(chǎn)生的磁通減弱，在吸附面26a、26c作用于旋轉(zhuǎn)鐵心72的吸引力矩降低，當(dāng)?shù)陀诮又闶綇椈傻姆醋饔昧Ξa(chǎn)生的力矩時(shí)，旋轉(zhuǎn)鐵心72離開吸附面26a、26c，開始向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，開始斷路動(dòng)作。在旋轉(zhuǎn)中途，雖然由磁產(chǎn)生的吸引力矩下降，但通過旋轉(zhuǎn)鐵心72和旋轉(zhuǎn)圓板25的慣性運(yùn)動(dòng)，克服中途的摩擦力，向旋轉(zhuǎn)范圍的終端繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖9(c)是斷路動(dòng)作即將結(jié)束前的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，通過旋轉(zhuǎn)鐵心72的旋轉(zhuǎn)，磁回路從圖9(a)所示狀態(tài)開始切換，而通過旋轉(zhuǎn)鐵心72內(nèi)永久磁鐵5產(chǎn)生的磁通的方向不變化。另一方面，電磁線圈4產(chǎn)生的磁路通過旋轉(zhuǎn)鐵心72的旋轉(zhuǎn)而切換，使通過旋轉(zhuǎn)鐵心72內(nèi)的磁通的方向反轉(zhuǎn)。其結(jié)果，在圖9(c)的狀態(tài)下，虛線的磁通和實(shí)線的磁通向增強(qiáng)磁通的方向疊加作用，使得在旋轉(zhuǎn)范圍的終端，逆時(shí)針轉(zhuǎn)向的旋轉(zhuǎn)力矩增加。旋轉(zhuǎn)鐵心72的旋轉(zhuǎn)能量增加的結(jié)果是，對(duì)設(shè)在操作裝置外部的彈簧進(jìn)行壓縮，斷路動(dòng)作結(jié)束。
在該狀態(tài)下，永久磁鐵5單獨(dú)產(chǎn)生的逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)力矩被設(shè)計(jì)成超過彈簧的反作用力產(chǎn)生的力矩，通過永久磁鐵5單獨(dú)產(chǎn)生的吸引力，旋轉(zhuǎn)鐵心72被吸附到吸附面26b、26d，保持?jǐn)嗦窢顟B(tài)。通過對(duì)電磁線圈4在與斷路時(shí)相反的方向進(jìn)行勵(lì)磁，來實(shí)現(xiàn)與上述動(dòng)作相反的接通動(dòng)作。
本實(shí)施例的上述作用是通過以下結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的當(dāng)在圖9中將固定鐵心71用吸附部位26a、26b、26c、26d假想地分割為4個(gè)時(shí)，將2個(gè)電磁線圈4配置在與旋轉(zhuǎn)鐵心52兩個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)側(cè)部位26b-26c之間和26d-26a之間，并將2個(gè)永久磁鐵5配置在設(shè)置有電磁線圈4的各固定鐵心側(cè)部分以外的反旋轉(zhuǎn)側(cè)部位26a-26b之間和26c-26d之間。
下面說明本實(shí)施例的效果。本實(shí)施例主要是將上述第2實(shí)施例的永久磁鐵5和電磁線圈4的配置位置進(jìn)行交換而構(gòu)成。本實(shí)施例與第2實(shí)施例同樣具有非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，都是在2個(gè)面被穩(wěn)固吸附，為具有2個(gè)磁穩(wěn)定狀態(tài)的雙穩(wěn)定型、且具有吸引力增減特性的長(zhǎng)行程的操作裝置，但本實(shí)施例特別適用于旋轉(zhuǎn)角度大的情況。當(dāng)旋轉(zhuǎn)鐵心72的旋轉(zhuǎn)范圍變大時(shí)，(旋轉(zhuǎn)范圍外的)非旋轉(zhuǎn)區(qū)域的距離26a-26b、26c-26d間變小，在該部分配置電磁線圈4很困難。由于永久磁鐵的厚度一般為10mm～20mm，在本實(shí)施例中是在非旋轉(zhuǎn)區(qū)域配置永久磁鐵5，在旋轉(zhuǎn)區(qū)域配置電磁線圈4，從而能夠提供旋轉(zhuǎn)角度大的操作裝置。
圖10(a)、(b)、(c)表示本發(fā)明的第4實(shí)施例。本實(shí)施例對(duì)第1實(shí)施例增加了磁極的數(shù)量。首先說明旋轉(zhuǎn)型操作裝置10I的結(jié)構(gòu)。在圖10(a)中，具有4個(gè)臂部(腕部)的旋轉(zhuǎn)鐵心82被配置在旋轉(zhuǎn)型操作裝置10I的中心部，在其外側(cè)配置具有4個(gè)位置的突起部81a的圓環(huán)狀的固定鐵心81。旋轉(zhuǎn)鐵心82在旋轉(zhuǎn)范圍的兩端各自以被固定鐵心81吸附到4個(gè)面26b、26d、26f、26h的方式配置。如圖所示，設(shè)8個(gè)位置的吸附部位分別為26a～26h，當(dāng)用26a～26h將固定鐵心81假想地分割為8個(gè)時(shí)，在對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)鐵心82的各臂部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)范圍的旋轉(zhuǎn)側(cè)部位26a～26b、26c～26d、26e～26f、26g～26h間，配置永久磁鐵5，使各個(gè)磁極按相互排斥的朝向配置。在旋轉(zhuǎn)鐵心82的4個(gè)臂部的周圍，安裝用于產(chǎn)生半徑方向的磁通的斷路用電磁線圈4a和接通用電磁線圈4b，并使每?jī)蓚€(gè)電磁線圈分別相對(duì)。
接著說明按上述方式構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)型操作裝置10I。圖10(a)表示接通狀態(tài)，由于配置在旋轉(zhuǎn)鐵心81的永久磁鐵5的磁極被配置成相互排斥，如圖所示，各永久磁鐵5的磁極產(chǎn)生的磁路不貫穿其它的永久磁鐵，從各永久磁鐵的一個(gè)磁極出來，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)鐵心82的臂部，形成返回自己的另一個(gè)磁極的環(huán)路，整體形成4個(gè)磁回路。旋轉(zhuǎn)鐵心82在4個(gè)面26b、26d、26f、26h沿順時(shí)針被吸引。
如圖10(b)所示，當(dāng)對(duì)相對(duì)的一對(duì)斷路用電磁線圈4a以向著旋轉(zhuǎn)軸方向產(chǎn)生磁通的方式進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)，斷路用電磁線圈4a產(chǎn)生的磁路構(gòu)成沿如圖所示沿實(shí)線表示的方向轉(zhuǎn)向的磁回路，對(duì)旋轉(zhuǎn)鐵心82的4個(gè)臂部的永久磁鐵5向著減弱磁通的方向產(chǎn)生作用。其結(jié)果，作用于吸附面的旋轉(zhuǎn)鐵心82的吸引力矩降低，當(dāng)?shù)陀诮又闶綇椈傻姆醋饔昧Ξa(chǎn)生的力矩時(shí)，旋轉(zhuǎn)鐵心82開始向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，開始斷路動(dòng)作。在旋轉(zhuǎn)中途，雖然由磁產(chǎn)生的吸引力矩下降，但通過旋轉(zhuǎn)鐵心82等的慣性運(yùn)動(dòng)，克服中途的摩擦力，向旋轉(zhuǎn)范圍的終端繼續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖10(c)是斷路動(dòng)作即將結(jié)束前的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，通過旋轉(zhuǎn)鐵心82的旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵5產(chǎn)生的磁回路從圖10(a)所示狀態(tài)開始切換，使通過旋轉(zhuǎn)鐵心82的臂部的磁通的方向反轉(zhuǎn)。另一方面，由于旋轉(zhuǎn)鐵心82的臂部的斷路用電磁線圈4a產(chǎn)生的磁回路的方向不隨旋轉(zhuǎn)而變化，因此在圖10(c)的狀態(tài)下，虛線的磁通和實(shí)線的磁通向增強(qiáng)磁通的方向疊加作用，使得在旋轉(zhuǎn)范圍的終端，逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)力矩增加。旋轉(zhuǎn)鐵心82具有的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能量增加的結(jié)果是，對(duì)設(shè)在操作裝置外部的彈簧壓縮，斷路動(dòng)作結(jié)束。
在該狀態(tài)下，永久磁鐵5單獨(dú)產(chǎn)生的逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)力矩被設(shè)計(jì)成超過彈簧的反作用力的力矩，旋轉(zhuǎn)鐵心82在吸附面26a、26c、26e、26g沿逆時(shí)針被吸引，即使對(duì)斷路用電磁線圈4a的勵(lì)磁中斷，也能保持?jǐn)嗦窢顟B(tài)。通過對(duì)接通用電磁線圈4b進(jìn)行勵(lì)磁，來實(shí)現(xiàn)與上述動(dòng)作相反的接通動(dòng)作。
下面說明本實(shí)施例的效果。本實(shí)施例是使上述第1實(shí)施例的磁極數(shù)為4個(gè)，更一般地是使磁極數(shù)為偶數(shù)個(gè)。在本實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)磁回路有2個(gè)吸附面、是有2個(gè)磁穩(wěn)定點(diǎn)的雙穩(wěn)定型、且具有吸引力增減(控制)特性的長(zhǎng)行程的操作裝置，本實(shí)施例的磁極數(shù)為4個(gè)以上的結(jié)構(gòu)，適用于旋轉(zhuǎn)角度小、但需要大容量的旋轉(zhuǎn)力矩的情況，由于可以配置多個(gè)小容量的價(jià)格低廉的永久磁鐵來制造，所以可以使操作裝置整體價(jià)格低廉。與本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相反地，將內(nèi)側(cè)固定，使外側(cè)旋轉(zhuǎn)，也可以得到同樣的效果。
本實(shí)施例在使磁極數(shù)為偶數(shù)個(gè)的結(jié)構(gòu)中，永久磁鐵5分別配置在與旋轉(zhuǎn)鐵心82的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心側(cè)部分，電磁線圈4分別配置在旋轉(zhuǎn)鐵心82的各臂部周圍，在使磁極數(shù)為偶數(shù)個(gè)的結(jié)構(gòu)中，永久磁鐵和電磁線圈的配置狀態(tài)可以具有與上述第2實(shí)施例或第3實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)。即，永久磁鐵分別配置在與旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心側(cè)部分，電磁線圈分別配置在配置有各永久磁鐵的各固定鐵心側(cè)部分以外的各固定鐵心部分的周圍(對(duì)應(yīng)于第2實(shí)施例)。
而且，電磁線圈可以分別配置在旋轉(zhuǎn)鐵心的與各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心側(cè)部分的中周圍，永久磁鐵分別配置在配置有各電磁線圈的各固定鐵心部分以外的各固定鐵心側(cè)部分(對(duì)應(yīng)于第3實(shí)施例)。通過上述各個(gè)結(jié)構(gòu)，可以得到上述本實(shí)施例的作用、效果、并進(jìn)而得到第2實(shí)施例或第3實(shí)施例的作用、效果。
權(quán)利要求
1．一種開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，包括固定鐵心；旋轉(zhuǎn)鐵心，其相對(duì)于該固定鐵心的旋轉(zhuǎn)被限定在與開關(guān)的開、關(guān)對(duì)應(yīng)的兩端位置間的一定范圍；永久磁鐵，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心旋轉(zhuǎn)到上述兩端的各位置時(shí)，形成通過上述固定鐵心及旋轉(zhuǎn)鐵心的閉合磁路，并通過超過上述彈簧裝置的彈性力的吸引力，將上述旋轉(zhuǎn)鐵心保持在上述兩端的各位置；電磁線圈，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心被保持在上述兩端的某一端的位置時(shí)，通過勵(lì)磁形成與上述永久磁鐵的磁路的磁通相反方向的磁通，使上述永久磁鐵的吸引力減弱到上述彈簧裝置的彈性力以下，當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)鐵心旋轉(zhuǎn)到另一端的位置時(shí)，形成與上述永久磁鐵的磁路相同方向的磁路。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心，其一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以吸附于上述固定鐵心的各個(gè)預(yù)定部分；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向被配置在各固定鐵心側(cè)部分，該固定鐵心與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)；上述電磁線圈配置在上述固定鐵心的周圍。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心，其一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以吸附于上述固定鐵心；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向被配置在各固定鐵心側(cè)部分，該固定鐵心與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)；上述電磁線圈分別配置在配置有上述各永久磁鐵部分以外的固定鐵心部分的周圍。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心，其一個(gè)端部和另一個(gè)端部在上述一定范圍旋轉(zhuǎn)，以吸附于上述固定鐵心；上述電磁線圈分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的一個(gè)端部及另一個(gè)端部的各旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分的周圍；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，分別配置在配置有上述各電磁線圈的各固定鐵心部分以外的各固定鐵心側(cè)部分。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有從旋轉(zhuǎn)中心向半徑方向伸展的偶數(shù)個(gè)臂部，上述各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，被分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分側(cè)部分；上述電磁線圈配置在上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的周圍。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有從旋轉(zhuǎn)中心向半徑方向伸展的偶數(shù)個(gè)臂部，上述各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，被分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心側(cè)部分；上述電磁線圈配置在配置有上述各永久磁鐵的各固定鐵心側(cè)部分以外的固定鐵心部分的周圍。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)鐵心具有從旋轉(zhuǎn)中心向半徑方向伸展的偶數(shù)個(gè)臂部，上述各臂部在上述一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以被上述固定鐵心的偶數(shù)個(gè)面吸附；上述電磁線圈分別配置在與上述旋轉(zhuǎn)鐵心的各臂部的旋轉(zhuǎn)范圍對(duì)應(yīng)的各固定鐵心部分的周圍；上述永久磁鐵以磁極相互排斥的朝向，配置在配置有上述各電磁線圈的各固定鐵心部分以外的各固定鐵心側(cè)部分。
8．根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述永久磁鐵及電磁線圈的各磁路，在上述旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)平面上形成。
9．根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，設(shè)有與上述旋轉(zhuǎn)鐵心一體旋轉(zhuǎn)的可動(dòng)體。
10．根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置，其特征在于，上述固定鐵心或旋轉(zhuǎn)鐵心的至少一方，沿該旋轉(zhuǎn)鐵心的旋轉(zhuǎn)軸方向迭層硅鋼板而形成的。
全文摘要
開關(guān)的旋轉(zhuǎn)型操作裝置,具有雙穩(wěn)定型特性、永久磁鐵的吸引力增減切換特性、長(zhǎng)行程的開、關(guān)操作性,其包括:旋轉(zhuǎn)被限定在對(duì)應(yīng)開關(guān)的開、關(guān)兩端位置間范圍的旋轉(zhuǎn)鐵心;由該鐵心旋轉(zhuǎn)蓄積彈力的各彈簧裝置;永久磁鐵,該鐵心旋轉(zhuǎn)到兩端各位置時(shí),由超過彈力的吸引力,將該鐵心保持在所述各位置;電磁線圈,當(dāng)該鐵心位于一端位置時(shí),使該磁鐵的吸引力減弱到該彈性力以下,當(dāng)該鐵心旋轉(zhuǎn)到另一端位置時(shí),形成與該磁鐵磁路同方向的磁路。
文檔編號(hào)H01F7/08GK1312568SQ01103760
公開日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2001年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月10日
發(fā)明者山崎利春, 德增正, 石川佳延, 村上伸, 越山哲志 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社